普遍汎化

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カテゴリ カテゴリ:推論規則

普遍汎化(ふへんはんか、: Universal generalization, Universal introduction,[1][2][3] GEN)は、述語論理において妥当な推論規則のひとつである。これは、もし P ( x ) {\displaystyle \vdash P(x)} が導出されていれば、 x P ( x ) {\displaystyle \vdash \forall x\,P(x)} を導出してよい、という意味である。

汎化と仮定

十分な汎化規則のもとでは {\displaystyle \vdash } 記号の左側に仮定を置くことができるが、制限もある。Γは論理式の集合であり、 φ {\displaystyle \varphi } は論理式であり、 Γ φ ( y ) {\displaystyle \Gamma \vdash \varphi (y)} は導出されていると仮定する。汎化規則では、yがΓに言及されておらず、x φ {\displaystyle \varphi } に現れない場合、 Γ x φ ( x ) {\displaystyle \Gamma \vdash \forall x\varphi (x)} が導かれる、とする。

これらの制限は健全性を保つために必要である。最初の制限がなければ、仮定 P ( y ) {\displaystyle P(y)} から x P ( x ) {\displaystyle \forall xP(x)} を結論づけることができてしまう。また2番目の制約がなければ、次のような演繹を行うことができてしまう。

  1. z w ( z w ) {\displaystyle \exists z\exists w(z\not =w)} (仮定)
  2. w ( y w ) {\displaystyle \exists w(y\not =w)} 存在例化
  3. y x {\displaystyle y\not =x} 存在例化
  4. x ( x x ) {\displaystyle \forall x(x\not =x)} (誤った普遍汎化)

これは、 z w ( z w ) x ( x x ) {\displaystyle \exists z\exists w(z\not =w)\vdash \forall x(x\not =x)} が不健全な演繹であると示すことを目的としている。

証明の例

例題: x ( P ( x ) Q ( x ) ) ( x P ( x ) x Q ( x ) ) {\displaystyle \forall x\,(P(x)\rightarrow Q(x))\rightarrow (\forall x\,P(x)\rightarrow \forall x\,Q(x))} x ( P ( x ) Q ( x ) ) {\displaystyle \forall x\,(P(x)\rightarrow Q(x))} および x P ( x ) {\displaystyle \forall x\,P(x)} から導出できる。

証明:

番号 正当化
1 x ( P ( x ) Q ( x ) ) {\displaystyle \forall x\,(P(x)\rightarrow Q(x))} 仮定
2 x P ( x ) {\displaystyle \forall x\,P(x)} 仮定
3 ( x ( P ( x ) Q ( x ) ) ) ( P ( y ) Q ( y ) ) ) {\displaystyle (\forall x\,(P(x)\rightarrow Q(x)))\rightarrow (P(y)\rightarrow Q(y)))} 普遍例化
4 P ( y ) Q ( y ) {\displaystyle P(y)\rightarrow Q(y)} (1)(3)と前件肯定
5 ( x P ( x ) ) P ( y ) {\displaystyle (\forall x\,P(x))\rightarrow P(y)} 普遍例化
6 P ( y )   {\displaystyle P(y)\ } (2)(5)と前件肯定
7 Q ( y )   {\displaystyle Q(y)\ } (6)(4)と前件肯定
8 x Q ( x ) {\displaystyle \forall x\,Q(x)} (7)と普遍汎化
9 x ( P ( x ) Q ( x ) ) , x P ( x ) x Q ( x ) {\displaystyle \forall x\,(P(x)\rightarrow Q(x)),\forall x\,P(x)\vdash \forall x\,Q(x)} (1)から(8)のまとめ
10 x ( P ( x ) Q ( x ) ) x P ( x ) x Q ( x ) {\displaystyle \forall x\,(P(x)\rightarrow Q(x))\vdash \forall x\,P(x)\rightarrow \forall x\,Q(x)} (9)と演繹定理
11 x ( P ( x ) Q ( x ) ) ( x P ( x ) x Q ( x ) ) {\displaystyle \vdash \forall x\,(P(x)\rightarrow Q(x))\rightarrow (\forall x\,P(x)\rightarrow \forall x\,Q(x))} (10)と演繹定理

この証明では、普遍汎化がステップ8で使用されている。移行された式に自由変項がないため、ステップ10と11では演繹定理が適用できた。

関連項目

脚注

  1. ^ Copi and Cohen
  2. ^ Hurley
  3. ^ Moore and Parker